Franges de Ramsey et spectroscopie laser à ultra-haute resolution dans l'infrarouge
Résumé
La méthode des franges de Ramsey dans le domaine optique, nouvelle technique de spectroscopie laser sub-Doppler, est décrite en détail, à la fois théoriquement et expérimentalement. Nous proposons en particulier une nouvelle géométrie d'interaction pour les franges, qui comporte quatre ondes progressives au lieu des trois ondes stationnaires employées jusqu'à présent. Une description théorique simple permet de comparer les deux méthodes et de souligner les différences avec les échos de photons stimulés. Sur un plan expérimental, sont exposés les derniers développements du spectromètre de saturation à ultra-haute résolution fonctionnant dans la région spectrale de 9 à 11 microns, qui ont été réalisés en vue d'observer ces franges de Ramsey en cuve et sur un jet moléculaire : éléments optiques de grandes dimensions et de haute planéité, stabilisation en fréquence de lasers à CO2 conventionnels ou guides d'ondes au niveau de la dizaine de Hertz, verrouillage en phase de deux lasers, pilotage de l'expérience par ordinateur, et pouvoir de résolution de l'ordre de 5 x 10^10. Diverses applications de ces recherches, en particulier à la spectroscopie des structures fines, superfines et superhyperfines des toupies sphériques sont évoquées. Enfin, les signaux de franges de Ramsey obtenus sur un jet supersonique de SF6 , illustrent le potentiel de la technique des franges de Ramsey pour la spectroscopie à ultra-haute résolution et les étalons optiques de fréquence.